Языки программирования. Методы кодирования информации

Жизненным циклом программы называют весь период ее разработки и эксплуатации.

Алгоритм.

Алгоритм – однозначная последовательность действий, приводящая к требуемому результату.

Свойства алгоритма.

1. Определенность. Каждый шаг точно определяет какое-либо действие. Не допускается двусмысленность, апелляции к «здравому смыслу» и т.п.
2. Детерминированность. После окончания выполненного шага должно быть однозначно определено какой шаг будет следующим.
3. Конечность (или результативность). Алгоритм должен (для корректно заданных исходных данных) приводить к решению задачи за конечное число шагов.
4. Массовость. Один и тот же алгоритм можно применять к различным исходным данным. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

Не всегда выполняется свойство конечности. Например, некоторые диалоговые алгоритмы строятся как бесконечные, работу которых можно прекратить лишь внешним воздействием: нажатием некоторых клавиш, перезагрузкой компьютера. Такой подход считается непрофессиональным. Свойство массовости может нарушаться, если алгоритм используется для получения одного конкретного результата или в демонстрационных целях. В этом случае алгоритм использует только данные, определяемые самим алгоритмом и не использует исходных данных, вводимых пользователем при запуске программы.

Способы описания алгоритмов.

1. Блок-схемы. Детальное описание таким методом каждого оператора используется только для коротких алгоритмов, умещающихся в 1 страницу. Для больших алгоритмов блок-схема получается громоздкой, объем ее бывает больше самой программы, и переход с одной страницы на другую очень усложняет ее чтение. Часто применяется при укрупненном представлении алгоритма, когда одной фигурой изображается какая-то выделенная часть программы, а не отдельный оператор.
2. Псевдокод. Способ точного описания алгоритма предложениями на естественном языке. Применяется наиболее часто.

Современные системы программирования.

Система программирования это комплекс программных средств, предназначенных для кодирования, тестирования и отладки программного обеспечения. Имеет интерфейс, удобный пользователю. Такие комплексы, как правило, включают следующие программные модули.

1. Текстовые редакторы, служащие для создания текстов исходных программ.
2. Компиляторы, предназначенные для перевода исходного текста на входном языке в язык машинных кодов. В результате создаются объектные модули. Это программы на машинном языке, они записываются на диск с расширением.exe.
3. Компоновщики, позволяющие объединять несколько объектных модулей, порождаемых компилятором, в одну программу. В результате создается загрузочный модуль.
4. Загрузчики, обеспечивающие подготовку готовой программы к выполнению.
5. Библиотеки прикладных программ, содержащие в себе наиболее часто используемые подпрограммы в виде готовых объектных модулей.
6. Отладчики, выполняющие программу в заданном режиме (например, пошаговом) с целью поиска, обнаружения и локализации ошибок. Используются на этапе компиляции.

Основным модулем системы программирования всегда является компилятор. Именно технические характеристики компилятора, прежде всего, влияют на эффективность результирующих программ, порождаемых системой программирования. Напомним основные термины и понятия. Транслятор – это программа, которая переводит входную программу на исходном (входном) языке в эквивалентную ей выходную программу на результирующем (выходном) языке. Близко по смыслу к этому понятию понятие компилятор.

Компилятор – это транслятор, который осуществляет перевод исходной программы в эквивалентную ей объектную программу на языке машинных команд или языке ассемблера (.exe файл). Таким образом, компилятор отличается от транслятора тем, что его результирующая программа написана обязательно на языке машинных команд или языке ассемблера. Результирующая программа транслятора в общем случае
может быть написана на любом языке (например, транслятор с языка Pascal на язык С). Таким образом, компиляторы – это вид трансляторов. Напомним также, что существует еще принципиально отличное понятие: интерпретатор. Интерпретатор – это программа, которая воспринимает входную программу на исходном языке, переводит каждый оператор или строку в машинный язык и выполняет их. Интерпретатор не порождает результирующую программу и никакого результирующего кода. Интерпретаторы удобны для быстрой отладки программ, тем самым укорачивая обычный цикл разработки. Однако с другой стороны, интерпретаторы в сравнении с компиляторами обычно проигрывают по скорости выполнения в несколько раз.

Языки программирования.

Для разработки программного обеспечения используют языки программирования. Основные характеристики языка: простота; структурированность; доступные типы и структуры данных; синтаксис языка; поддержка абстракции; выразительность; проверка совместимости типов; обработка исключительных ситуаций.

Критерии оценки (выбора) языка программирования:

• легкость чтения программ (особенно важна с точки зрения эксплуатации и сопровождения программ);
• легкость создания программ в выбранной области;
• надежность (т.е. насколько программа соответствует своему предназначению в любых условиях).

Самым первым языком программирования был язык машинных кодов (двоичный язык). Программа записывалась как элементарные машинные действия: сложение, сравнение двух величин, пересылка по заданному адресу, извлечение из ячейки памяти с заданным адресом. Причем все команды и числа записывались в двоичном коде. В настоящее время практически не применяется.

Следующий этап – язык Ассемблер (мнемокод) – это тот же язык процессора, но адреса и команды в двоичной системе заменены символьными именами. Он позволяет программисту присваивать удобные имена ячейкам и областям памяти, а также задавать наиболее удобные схемы адресации.

Язык Макроассемблер является расширением языка Ассемблера. Программирование становилось более продуктивным, да и вообще, более привлекательным. Но даже на ассемблере программировать было не очень-то приятно, кроме того, ассемблеры аппаратно зависимы – то есть, если планировалось использовать программы на компьютере от Dec, а не Intel, их приходилось переписывать заново. Почему же ассемблер используется до сих пор?

Языки Ассемблера и Макроассемблера применяются системными программистами-профессионалами с целью использования всех возможностей оборудования ЭВМ и получения эффективной по времени выполнения и по требуемому объему памяти программы. На этих языках обычно разрабатываются относительно небольшие программы, входящие в состав системного программного обеспечения: драйверы, утилиты и другие. В программу, написанную на языке высокого уровня, можно делать вставки на ассемблере для повышения быстродействия программы.

Пожалуй, наиболее важной вехой в истории программирования, сравнимой по значимости разве что с изобретением письменности, можно считать переход от машинных кодов и ассемблера к языкам высокого уровня. Это языки, приближенные к естественному языку, в частности, к английскому. К настоящему времени создано около 3 000 языков. Сейчас в практической деятельности применяются не более двух десятков языков.Некоторые известны узкому кругу специалистов определенной области. Другие, ранее широко известные, стали очень редко применяться в связи с созданием новых технологий (например, язык Кобол – язык экономических расчетов).

Языки высокого уровня не зависят от архитектуры компьютера. Чем более язык ориентирован на человека, тем выше его уровень. Существуют различные классификации языков высокого уровня. Можно предложить следующую.

1. процедурные;
2. объектно-ориентированные;
3. декларативные.

Процедурное программирование.

Программа на процедурном языке программирования состоит из последовательности операторов (инструкций), задающих ход решения задачи. Основным является оператор присваивания, служащий для изменения содержимого областей памяти. Выполнение программы сводится к последовательному выполнению операторов с целью преобразования исходного состояния памяти, то есть значений исходных данных, в заключительное, то есть в результаты. Таким образом, с точки зрения программиста имеются программа и память, причем первая последовательно обновляет содержимое последней. Классическое процедурное программирование требует от программиста детального описания того, как решать задачу, т.е.
формулировки алгоритма и его специальной записи. При этом ожидаемые свойства результата обычно не указываются. Основные понятия языков этих групп – оператор и данные (переменные). Переменная на языке процедурного типа получает атрибуты: имя, тип, значение. При процедурном подходе операторы объединяются в группы – процедуры.

FORTRAN (FORmula TRANslator). Считается первым компилируемым языком высокого уровня. В основном используется для программ, выполняющих естественно-научные и математические расчеты. Одна из особенностей этого языка (вплоть до диалекта FORTRAN 90) было то, что типы и ячейки памяти для всех переменных фиксировались до выполнения программы. В процессе выполнения программы новые переменные не вводились и распределение памяти не производилось. Отсюда невозможность создания рекурсивных подпрограмм, трудность реализации динамических структур данных.

COBOL (COmmon Business Oriented Language, 1960 г.). Структура и словарь близки к обычному английскому языку. Является основным языком в США для обработки данных в таких учреждениях как банки и страховые компании. Раздел данных – сильная сторона языка COBOL, тогда как раздел процедур – относительно слабая (в частности, отсутствует достаточное число функций).

BASIC (Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code). Исходный BASIC имел только 14 операторов и один тип данных – числа с плавающей точкой. Был очень популярным языком для микрокомпьютеров в конце 70-х и начале 80-х годов, т.к. был легок для изучения начинающими и не требователен к ресурсам компьютера. Важнейшим аспектом была его ориентация на использование удаленного доступа к компьютеру посредством терминала. Ранние версии не были средством написания серьезных программ значительного размера. Возрождение языка BASIC произошло в начале 90-х годов с выходом языка Visual BASIC (Microsoft, 1991).

ALGOL (ALGOrithmic Language). Язык ALGOL – результат попытки создания универсального языка. В этом языке была формализована концепция типов данных, реализована идея составных операторов. В диалекте ALGOL 60 была введена концепция блочной структуры, что позволяло программистам локализовать части программы, вводя разные области видимости. Имелась возможность передавать параметры подпрограммам по значению и по имени, а также создания рекурсивных процедур. Были доступны динамические массивы (ALGOL 68), т.е. массивы, диапазон индексов которых задавался переменной, которая могла менять свое значение во время работы программы. Свыше 20 лет ALGOL оставался единственным официальным средством представления алгоритмов в научной литературе. Недостатки: некоторые его свойства были слишком гибкими, отсутствовали операторы ввода-вывода.

Pascal. Обеспечивает возможность создания больших программ, поддерживая их строгую логическую структуру. Для коротких программ может оказаться слишком громоздким. Считается важнейшим инструментом для обучения методам структурного программирования. Разработанный в 1970 году швейцарским специалистом в области вычислительной техники профессором Н. Виртом, язык назван в честь французского математика и по замыслу автора предназначался для обучения программированию. Однако язык получился настолько удачным, что стал одним из основных инструментов прикладных и системных программистов при решении задач вычислительного и информационно-логического характера. В языке Pascal реализован ряд концепций, рассматриваемых как основа «дисциплинированного» программирования и заимствованных впоследствии разработчиками многих языков. Одним из существенных признаков языка Pascal является последовательная и достаточно полная реализация концепции структурного программирования. Кроме того, в языке реализована концепция определения новых типов данных на основе уже имеющихся. Pascal реализован на компьютерах различных типов, но наиболее распространен и развит для персональных компьютеров. В настоящее время широко используются такие версии этого языка для ПЭВМ, какDelphi.

C. Отличная замена ассемблеру для низкоуровневого программирования, с одной стороны, и применения принципов структурного программирования – с другой. Стал очень популярен благодаря многим решениям, сделавшим запись программы на С весьма компактной. В целом С – очень мощный и в то же время изящный язык. Одной из особенностей является отсутствие полной проверки типов, что порождает гибкость языка в сочетании с ненадежностью.

Ada (1980 г.). Происходит от Pascal, но заметно сложнее его. Содержит средства выделения в отдельные модули объектов данных, обеспечивает поддержку использования абстракции данных в структуре программы. Содержит обширные средства обработки исключительных ситуаций. Программные блоки в языке Ada могут быть настраиваемые Язык также обеспечивает параллельное выполнение особых программных блоков, которые называются заданиями. Modula-2 (1981 г.). В сравнении с Pascal добавлена поддержка модулей. Имеются абстрактные типы данных, возможность использования процедур как типов, низкоуровневые средства системного программирования и сопрограммы.

Smalltalk (1980 г.). Основные идеи происходят от первого ООЯ SIMULA 67. Программными модулями языка Smalltalk являются объекты – структуры объединяющие локальные данные и набор операций (методы), которые доступны другим объектам. Метод определяет реакцию объекта на определенное сообщение, соответствующее данному методу. Абстракциями объектов являются классы. Экземпляры классов –
объекты программы. Имеется иерархия классов. Подклассы наследуют функциональные возможности и переменные родительского класса, имея возможность добавлять новые функциональные возможности, а также изменять или скрывать унаследованные.

С++. Представляет собой надстройку над языком С, поддерживающую большинство возможностей, открытых языком Smalltalk (т.е. С++ – это объединение императивного и объектно-ориентированного языков). Поддерживается наследование и множественное наследование, когда класс имеет несколько родительских классов. Операторы в языке С++ могут перегружаться, а подпрограммы – настраиваться. Динамическое связывание обеспечивается функциями виртуального класса.. Язык С++ практически полностью совместим с
языком С. Недостатки: объемность и сложность.

Java – является непосредственным наследником С++. Отличается от него отсутствием некоторых потенциально ненадежных механизмов, а также тем, что устранены любые, не относящиеся к объектно-ориентированному программированию, средства. Нет возможности написания на языке Java независимых подпрограмм, т.е. все подпрограммы являются методами и определяются в классах. Отсутствует множественное наследование, присущее, в частности, языку С++, – причина нередких ошибок. В языке Java можно создавать параллельные процессы, которые называются потоками. Все объекты в этом языке – динамические. Существует механизм неявного удаления объектов из динамической памяти. Повышение надежности, в частности, связано с отказом от части приведений типов, проверки диапазонов изменения индексов. Особенность языка Java состоит также в использовании особого вида трансляции – динамической кодогенерации.

LISP (LISt Processing). Разрабатывался в связи с работами в области искусственного интеллекта. В чистом языке LISP (1958 г.) существовало только два типа структур данных: атомы и списки. Списки представляли собой совокупность узлов, каждый из которых представляет собой два указателя. Первый указывает на представление атома, т.е. на его символьное или числовое значение, а второй – на следующий элемент списка. Все вычисления в этом языке, который разрабатывался как язык функционального программирования, производятся путем применения функций к аргументам. Итеративные процессы определяются с помощью рекурсивных функций.

Prolog (PROgramming LOGig, 1972 г.) – язык логического программирования, основная идея которого состоит в использовании формальной логической записи для сообщения компьютеру вычислительных процессов. Программирование в нем является непроцедурным. Программы не устанавливают точно, как должен вычисляться результат, а только описывают его форму. Транслирующая система сама должна выбрать нужный порядок выполнения команд, который приведет к желаемому результату. Логическое программирование было использовано, главным образом, в системах управления реляционными базами данных, экспертных системах и обработке текстов на естественных языках.

Python – интерпретируемый, объектно-ориентированный высокоуровневый язык программирования с динамической семантикой. Встроенные высокоуровневые структуры данных в сочетании с динамической типизацией и связыванием делают язык привлекательным для быстрой разработки приложений (RAD, Rapid Application Development). Кроме того, его можно использовать в качестве сценарного языка для связи программных компонентов. Синтаксис Python прост в изучении, в нем придается особое значение читаемости кода, а это сокращает затраты на сопровождение программных продуктов. Python поддерживает модули и пакеты, поощряя модульность и повторное использование кода. Интерпретатор Python и большая стандартная библиотека доступны бесплатно в виде исходных и исполняемых кодов для всех основных платформ и могут свободно распространяться.

Переменные. Константы. Массивы. Типы.

Рассмотрим данную тему на примере языка С, который сегодня является наиболее распространённым или на его базе построены другие языки программирования.

В тексте на любом естественном языке можно выделить четыре основных элемента: символы, слова, словосочетания и предложения. Алгоритмический язык также содержит такие элементы, только слова называют лексемами (элементарными конструкциями), словосочетания – выражениями, предложения – операторами. Лексемы образуются из символов, выражения из лексем и символов, операторы из символов
выражений и лексем

Таким образом, элементами алгоритмического языка являются:

1) Алфавит языка СИ++, который включает:

• прописные и строчные латинские буквы и знак подчеркивания;
• арабские цифры от 0 до 9;
• специальные знаки “{},| []()+-/%*.\’:;&?<>=!#^
• пробельные символы (пробел, символ табуляции, символы перехода на новую строку).

2) Из символов формируются лексемы языка:

• Идентификаторы – имена объектов СИ-программ. В идентификаторе могут быть использованы латинские буквы, цифры и знак подчеркивания. Прописные и строчные буквы различаются, например, PROG1, prog1 и Prog1 – три различных идентификатора. Первым символом должна быть буква или знак подчеркивания (но не цифра). Пробелы в идентификаторах не допускаются.
• Ключевые (зарезервированные) слова – это слова, которые имеют специальное значение для компилятора. Их нельзя использовать в качестве идентификаторов.
• Знаки операций – это один или несколько символов, определяющих действие над операндами. Операции делятся на унарные, бинарные и тернарную по количеству участвующих в этой операции
  операндов.
• Константы – это неизменяемые величины. Существуют целые, вещественные, символьные и строковые константы. Компилятор выделяет константу в качестве лексемы (элементарной конструкции) и
  относит ее к одному из типов по ее внешнему виду.
• Разделители – скобки, точка, запятая пробельные символы.

Константа – это лексема, представляющая изображение фиксированного числового, строкового или символьного значения. Константы делятся на 5 групп:

• целые;
• вещественные (с плавающей точкой);
• перечислимые;
• символьные;
• строковые.

Компилятор выделяет лексему и относит ее к той или другой группе, а затем внутри группы к определенному типу по ее форме записи в тексте программы и по числовому значению. Целые константы могут быть десятичными, восьмеричными и шестнадцатеричными. Десятичная константа определяется как последовательность десятичных цифр, начинающаяся не с 0, если это число не 0 (примеры: 8, 0, 192345). Восьмеричная константа – это константа, которая всегда начинается с 0. За 0 следуют восьмеричные цифры (примеры: 016 – десятичное значение 14, 01). Шестнадцатеричные константы – последовательность шестнадцатеричных цифр, которым предшествуют символы 0х или 0Х (примеры: 0хА, 0Х00F). В зависимости от значения целой константы компилятор по-разному представит ее в памяти компьютера (т. е. компилятор припишет константе соответствующий тип данных).

Вещественные константы имеют другую форму внутреннего представления в памяти компьютера. Компилятор распознает такие константы по их виду. Вещественные константы могут иметь две формы представления: с фиксированной точкой и с плавающей точкой.

Вид константы с фиксированной точкой:[цифры].[цифры] (примеры:5.7,.0001, 41.).

Вид константы с плавающей точкой: [цифры][.][цифры]E|e[+|-][цифры] (примеры:0.5е5,.11е-5, 5Е3).

В записи вещественных констант может опускаться либо целая, либо дробная части, либо десятичная точка, либо признак экспоненты с показателем степени. Перечислимые константы вводятся с помощью ключевого слова enum. Это обычные целые константы, которым приписаны уникальны и удобные для использования обозначения. Примеры:

enum { one=1, two=2, three=3,four=4};

enum {zero,one,two,three} – если в определении перечислимых констант опустить знаки = и числовые значения, то значения будут приписываться по умолчанию. При этом самый левый идентификатор получит значение 0, а каждый последующий будет увеличиваться на 1.

enum { ten=10, three=3, four, five, six};

enum {Sunday, Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday,
Saturday}.

Символьные константы – это один или два символа, заключенные в апострофы. Символьные константы, состоящие из одного символа, имеют тип char и занимают в памяти один байт, символьные константы, состоящие из двух символов, имеют тип int и занимают два байта. Последовательности, начинающиеся со знака \, называются управляющими, они используются:

• Для представления символов, не имеющих графического отображения, например:
  o \a – звуковой сигнал;
  o \b – возврат на один шаг;
  o \n – перевод строки;
  o \t – горизонтальная табуляция
• Для представления символов: \, ’, ?, ” (\\, \’,\?,\”).
• Для представления символов с помощью шестнадцатеричных или восьмеричных кодов (\073, \0хF5).

Строковая константа – это последовательность символов, заключенная в кавычки. Внутри строк также могут использоваться управляющие символы. Например: «\nНовая строка», “\n\”Алгоритмические языки программирования высокого уровня\””.

Данные отображают в программе окружающий мир. Цель программы состоит в обработке данных. Данные различных типов хранятся и обрабатываются по-разному. Тип данных определяет:

1. внутреннее представление данных в памяти компьютера;
2. множество значений, которые могут принимать величины этого типа;
3. операции и функции, которые можно применять к данным этого типа.

В зависимости от требований задания программист выбирает тип для объектов программы. Типы Си++ можно разделить на простые и составные. К простым типам относят типы, которые характеризуются одним значением. В Си++ определено 6 простых типов данных:

Существует 4 спецификатора типа, уточняющих внутреннее представление и диапазон стандартных типов

• short (короткий);
• long (длинный);
• signed (знаковый);
• unsigned (беззнаковый).

Значениями типа int являются целые числа. Размер типа int не определяется стандартом, а зависит от компьютера и компилятора. Для 16-разрядного процессора под него отводится 2 байта, для 32-разрядного – 4 байта. Если перед int стоит спецификатор short, то под число отводится 2 байта, а если спецификатор long, то 4 байта. От количества отводимой под объект памяти зависит множество допустимых значений, которые может принимать объект:

• short int – занимает 2 байта, следовательно, имеет диапазон –32768..+32767;
• long int – занимает 4 байта, следовательно, имеет диапазон –2 147 483 648..+2 147 483 647

Тип int совпадает с типом short int на 16-разрядных ПК и с типом long int на 32-разрядных ПК. Модификаторы signed и unsigned также влияют на множество допустимых значений, которые может принимать объект:

• unsigned short int – занимает 2 байта, следовательно, имеет диапазон 0..65536;
• unsigned long int – занимает 4 байта, следовательно, имеет диапазон 0..+4 294 967 295.

Значениями этого типа являются элементы конечного упорядоченного множества символов. Каждому символу ставится в соответствие число, которое называется кодом символа. Под величину символьного типа отводится 1 байт. Тип char может использоваться со спецификаторами signed и unsigned. В данных типа signed char можно хранить значения в диапазоне от –128 до 127. При использовании типа unsigned char значения могут находиться в диапазоне от 0 до 255. Для кодировки используется код ASCII(American Standard Code foe International Interchange). Символы с кодами от 0 до 31 относятся к служебным и имеют самостоятельное значение только в операторах ввода-вывода. Величины типа char также применяются для хранения чисел из указанных диапазонов.

Тип bool называется логическим. Его величины могут принимать значения true и false. Внутренняя форма представления false – 0, любое другое значение интерпретируется как true. Внутреннее представление вещественного числа состоит из 2 частей: мантиссы и порядка. В IBM-совместимых ПК величины типа float занимают 4 байта, из которых один разряд отводится под знак мантиссы, 8 разрядов под порядок и 24 – под мантиссу. Величины типы double занимают 8 байтов, под порядок и мантиссу отводятся 11 и 52 разряда соответственно. Длина мантиссы определяет точность числа, а длина порядка его диапазон. Если перед именем типа double стоит спецификатор long, то под величину отводится байтов.

Переменная в СИ++ – именованная область памяти, в которой хранятся данные определенного типа. У переменной есть имя и значение. Имя служит для обращения к области памяти, в которой хранится значение. Перед использованием любая переменная должна быть описана. Примеры:

int a; float x;

Общий вид оператора описания:

[класс памяти][const]тип имя [инициализатор];

Класс памяти может принимать значения: auto, extern, static, register. Класс памяти определяет время жизни и область видимости переменной. Если класс памяти не указан явно, то компилятор определяет его исходя из контекста объявления. Время жизни может быть постоянным – в течение выполнения программы или временным – в течение блока.

Область видимости – часть текста программы, из которой допустим обычный доступ к переменной. Обычно область видимости совпадает с областью действия. Кроме того случая, когда во внутреннем блоке существует переменная с таким же именем. Const – показывает, что эту переменную нельзя изменять (именованная константа). При описании можно присвоить переменной начальное значение
(инициализация).

Классы памяти:

• auto –автоматическая локальная переменная. Спецификатор auto может быть задан только при определении объектов блока, например, в теле функции. Этим переменным память выделяется при входе в блок и освобождается при выходе из него. Вне блока такие переменные не существуют.
• extern – глобальная переменная, она находится в другом месте программы (в другом файле или долее по тексту). Используется для создания переменных, которые доступны во всех файлах программы.
• static – статическая переменная, она существует только в пределах того файла, где определена переменная.
• register – аналогичны auto, но память под них выделяется в регистрах процессора. Если такой возможности нет, то переменные обрабатываются как auto.

Пример

int a; //глобальная переменная
void main(){
int b;//локальная переменная
extern int x;//переменная х определена в другом месте
static int c;//локальная статическая переменная
a=1;//присваивание глобальной переменной
int a;//локальная переменная а
a=2;//присваивание локальной переменной
::a=3;//присваивание глобальной переменной
}
int x=4;//определение и инициализация х

В примере переменная а определена вне всех блоков. Областью действия переменной а является вся программа, кроме тех строк, где используется локальная переменная а. Переменные b и с – локальные, область их видимости – блок. Время жизни различно: память под b выделяется при входе в блок (т. к. по умолчанию класс памяти auto), освобождается при выходе из него. Переменная с (static) существует, пока работает программа. Если при определении начальное значение переменным не задается явным образом, то компилятор обнуляет глобальные и статические переменные. Автоматические переменные не инициализируются. Имя переменной должно быть уникальным в своей области действия. Для объединения нескольких однотипных переменных используют массивы, а для описаний разнородных переменных – типы.

Описание переменной может быть выполнено или как объявление, или как определение. Объявление содержит информацию о классе памяти и типе переменной, определение вместе с этой информацией дает указание выделить память. В примере extern int x; – объявление, а остальные – определения.

Из констант, переменных, разделителей и знаков операций можно конструировать выражения. Каждое выражение представляет собой правило вычисления нового значения.. Если выражение формирует целое или вещественное число, то оно называется арифметическим. Пара арифметических выражений, объединенная операцией сравнения, называется отношением. Если отношение имеет ненулевое значение, то оно – истинно, иначе – ложно.